(57)【要約】【課題】  急曲線に進入して摩擦緩和材を噴射する車両の車輪とレールとの間の摩擦抵抗を可能な限り緩和することができる摩擦緩和装置及び摩擦緩和方法を提供する。【解決手段】  摩擦緩和装置５，６は、車両２Ａ，２Ｂ，…が急曲線を通過するときに内軌側のレール１ａと車輪４ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射してこれらの間の摩擦抵抗を緩和させる。摩擦緩和装置５，６は、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａ，４ｂとそれぞれ対応して設置されている。先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの曲線進入を検出すると、この先頭の車両４Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを摩擦緩和装置５が噴射する。このため、急曲線に進入して摩擦緩和材Ｃを噴射している車両２Ａ，２Ｂ，…のフランジ面４ｄと内側頭側面１ｄとの間の摩擦抵抗を可能な限り緩和することができる。【選択図】      図１
2006188158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、
前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射する噴射部を備え、
前記噴射部は、先頭車両の前側の台車の曲線進入を検出する曲線検出部の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に前記摩擦緩和材を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦緩和装置において、
前記噴射部は、前記曲線検出部が検出する前記先頭車両の前側の台車の左右方向の回転角に基づいて前記摩擦緩和材を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項３】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、
前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射する噴射部を備え、
前記噴射部は、先頭車両の前側の台車の車輪とレールとの間に発生する横圧を検出する横圧検出部の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に前記摩擦緩和剤を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項４】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、
前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射する噴射部を備え、
前記噴射部は、先頭車両の前側の台車の曲線進入時に発生するきしり音を検出するきしり音検出部の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に前記摩擦緩和剤を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の摩擦緩和装置において、
前記噴射部は、車両の速度を検出する速度検出部の検出結果に基づいて、前記摩擦緩和材の噴射量を可変して噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の摩擦緩和装置において、
前記噴射部は、車両の非常ブレーキ作動時、低速走行時又はワイパ動作時には前記摩擦緩和材の噴射を中止すること、
を特徴とする摩擦緩和装置。
【請求項７】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、
先頭車両の前側の台車の曲線進入を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【請求項８】
請求項７に記載の摩擦緩和方法において、
前記先頭車両の前側の台車の左右方向の回転角を検出して、この先頭車両の前側の台車の曲線進入を検出すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【請求項９】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、
先頭車両の前側の台車の車輪とレールとの間に発生する横圧を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【請求項１０】
車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、
先頭車両の前側の台車の曲線進入時に発生するきしり音を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車の車輪とレールとの間に前記摩擦緩和剤を噴射すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載の摩擦緩和方法において、
車両の速度を検出して前記摩擦緩和材の噴射量を可変すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載の摩擦緩和方法において、
車両の非常ブレーキ作動時、低速走行時又はワイパ動作時には前記摩擦緩和材の噴射を中止すること、
を特徴とする摩擦緩和方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置及び摩擦緩和方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は、急曲線を通過するときに曲線通過性能に応じた横圧を伴って走行し、この横圧は曲線の内軌及び外軌のきしり音（摩擦音）の原因になるとともに、内軌側のレール頭頂面に発生する波状摩耗の原因にもなる。一般に、このような過大な横圧や波状摩耗を低減するために、内軌側のレールの頭頂面又は車輪踏面に鉱油やグリースなどの潤滑剤を塗布している。このような車輪とレールとの間の潤滑に使用される鉱油やグリースは、潤滑効果が過大であるため車輪の空転や滑走を誘発する。このため、近年、安定した摩擦係数が確保できる固形の潤滑剤（固体潤滑剤）を摩擦調整剤として使用している。このような摩擦調整剤は、レール面上にそのまま散布しても風で飛ばされてしまうため、溶液に分散させてからレール面上に噴霧している。例えば、従来の摩擦調整剤の噴射装置は、摩擦調整剤を収容するタンクと、このタンクからレールの頭頂面に摩擦調整剤を噴射する噴射装置と、急曲線を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて噴射装置を動作させる制御装置とを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の摩擦調整剤の噴射装置は、列車の後尾車両に設置されており、列車が急曲線を通過するときにこの列車の後尾車両から内軌側のレールの頭頂面に摩擦緩和剤を噴射している。
【０００３】
【特許文献１】特開2001-151110号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の摩擦調整剤の噴射装置は、先行列車の後尾車両から摩擦緩和剤を噴射している。このため、先行列車の後に急曲線を通過する後続列車については摩擦緩和効果を得ることができるが、摩擦調整剤を噴射している先行列車については摩擦緩和効果を得ることができないという問題点があった。
【０００５】
この発明の課題は、急曲線に進入して摩擦緩和材を噴射する車両の車輪とレールとの間の摩擦抵抗を可能な限り緩和することができる摩擦緩和装置及び摩擦緩和方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射する噴射部（５ｄ）を備え、前記噴射部は、先頭車両（２Ａ）の前側の台車（４Ａ）の曲線進入を検出する曲線検出部（９）の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（２Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に前記摩擦緩和材を噴射することを特徴とする摩擦緩和装置（５，６）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の摩擦緩和装置において、前記噴射部は、前記曲線検出部が検出する前記先頭車両の前側の台車の左右方向の回転角（θ）に基づいて前記摩擦緩和材を噴射することを特徴とする摩擦緩和装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射する噴射部（５ｄ）を備え、前記噴射部は、先頭車両の前側の台車（４Ａ）の車輪とレールとの間に発生する横圧（Ｑ）を検出する横圧検出部（１４）の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（４Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に前記摩擦緩和剤を噴射することを特徴とする摩擦緩和装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置であって、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射する噴射部（５ｄ）を備え、前記噴射部は、先頭車両の前側の台車（４Ａ）の曲線進入時に発生するきしり音を検出するきしり音検出部（１５）の検出結果に基づいて、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（４Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に前記摩擦緩和剤を噴射することを特徴とする摩擦緩和装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の摩擦緩和装置において、前記噴射部は、車両の速度を検出する速度検出部（１０）の検出結果に基づいて、前記摩擦緩和材の噴射量を可変して噴射することを特徴とする摩擦緩和装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の摩擦緩和装置において、前記噴射部は、車両の非常ブレーキ作動時、低速走行時又はワイパ動作時には前記摩擦緩和材の噴射を中止することを特徴とする摩擦緩和装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、先頭車両（２Ａ）の前側の台車（４Ａ）の曲線進入を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（４Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の摩擦緩和方法において、前記先頭車両の前側の台車の左右方向の回転角（θ）を検出して、この先頭車両の前側の台車の曲線進入を検出することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【００１４】
請求項９の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、先頭車両の前側の台車（２Ａ）の車輪とレールとの間に発生する横圧（Ｑ）を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（２Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に、前記摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材（Ｃ）を噴射することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【００１５】
請求項１０の発明は、車輪とレールとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和方法であって、先頭車両の前側の台車（２Ａ）の曲線進入時に発生するきしり音を検出して、この先頭車両の前側の台車よりも後側の台車（２Ｂ）の車輪（４ａ）とレール（１ａ）との間に前記摩擦緩和剤（Ｃ）を噴射することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載の摩擦緩和方法において、車両の速度を検出して前記摩擦緩和材の噴射量を可変することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載の摩擦緩和方法において、車両の非常ブレーキ作動時、低速走行時又はワイパ動作時には前記摩擦緩和材の噴射を中止することを特徴とする摩擦緩和方法である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によると、急曲線に進入して摩擦緩和材を噴射する車両の車輪とレールとの間の摩擦抵抗を可能な限り緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を備える車両が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す平面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を備える車両が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す正面図であり、図２（Ａ）は内軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図であり、図２（Ｂ）は外軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。図４は、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。
【００２０】
図１に示す線路１は、車両２Ａ，２Ｂ，…が走行する通路（軌道）である。線路１は、車輪４ａ，４ｂを案内する一対のレール１ａ，１ｂなどから構成されており、レール１ａは急曲線の内軌でありレール１ｂは急曲線の外軌である。レール１ａ，１ｂは、図２に示すように、車輪４ａ，４ｂを直接支持する頭頂面（頭部上面）１ｃと、この頭頂面１ｃと連続する内側頭側面１ｄとを備えている。図３に示すように、レール１ａ，１ｂと車輪４ａ，４ｂとの接触点Ｓには垂直力Ｗ及び接線力Ｆが作用し、垂直力Ｗに対する接線力Ｆの比例係数（接線力係数（トラクション係数))Ｆ／Ｗが摩擦係数でありこの摩擦係数の最大値が粘着係数である。図１に示す横圧Ｑは、レール１ａとの間に作用する力のうち車軸方向に作用する力である。
【００２１】
図１に示す車両２Ａ，２Ｂ，…は、電車や気動車などの鉄道車両であり、車両２Ａは先頭車両であり、車両２Ｂは先頭車両の次に連結された次位車両である。車両２Ａは、図１に示す車体３と、台車４Ａ，４Ｂと、摩擦緩和装置５，６と、図３及び図４に示す気体噴射部７と、管路８と、曲線検出部９と、速度検出部１０と、非常ブレーキ作動検出部１１と、ワイパ動作検出部１２と、制御装置１３などを備えている。車両２Ｂは、図１に示す車体３と、台車４Ａ，４Ｂなどを備えている。車体３は、乗客を積載し輸送するための構造物である。台車４Ａ，４Ｂは、車体３を支持して走行する装置であり、台車４Ａは車両２Ａ，２Ｂ，…の進行方向の前側台車であり、台車４Ｂは車両２Ａ，２Ｂ，…の進行方向の後側台車である。台車４Ａ，４Ｂは、一対のレール１ａ，１ｂとそれぞれ回転接触する一対の車輪４ａ，４ｂと、車体３に回転自在に連結されるけん引装置４ｅなどを備えている。車輪４ａ，４ｂは、図２に示すように、レール１ａ，１ｂの頭頂面１ｃと接触して摩擦抵抗を受ける車輪踏面４ｃと、鉄道車両が急曲線を通過するときに、外軌側のレール１ｂの内側頭側面１ｄと接触して摩擦抵抗を受けるフランジ面４ｄとを備えている。
【００２２】
図１に示す摩擦緩和装置５，６は、レール１ａ，１ｂと車輪４ａ，４ｂとの間の摩擦抵抗を緩和する装置である。摩擦緩和装置５，６は、図１、図３及び図４に示すように、車両２Ａ，２Ｂ，…が急曲線を通過するときに内軌側のレール１ａと車輪４ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射してこれらの間の摩擦抵抗を緩和させる。摩擦緩和装置５，６は、図１に示すように、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａ，４ｂとそれぞれ対応して設置されている。摩擦緩和装置５，６は、いずれも同一構造であり、以下ではレール１ａと車輪４ａとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和装置５側について説明し、摩擦緩和装置５側の部分に対応する摩擦緩和装置６側の部分については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。摩擦緩和装置５は、図３及び図４に示すように、管路５ａと、収容装置５ｂと、管路５ｃと、噴射口５ｄと、電磁弁５ｅなどを備えている。
【００２３】
管路５ａは、圧縮気体を供給する配管であり、上流側が管路８に接続されており、下流側が収容装置５ｂに接続されている。収容装置５ｂは、レール１ａと車輪４ａとの間の摩擦抵抗を緩和する摩擦緩和材Ｃを収容する装置である。収容装置５ｂは、図４に示すように、収容部５ｆと、管路５ｇと、オリフィス５ｈと、噴射孔５ｉと、吸引管路５ｊとを備えている。収容部５ｆは、摩擦緩和材Ｃを収容する容器である。管路５ｇは、収容部５ｆを貫通して圧縮気体が流れる配管であり、管路５ｇの上流側は管路５ａに接続されており管路５ｇの下流側は管路５ｃに接続されている。噴射孔５ｉは、管路５ｇ内を流れる圧縮気体の一部を収容部５ｆ内に噴出させる貫通孔である。管路５ｃは、レール１ａと車輪４ａとの間に摩擦緩和材Ｃを供給するために、収容部５ｆから摩擦緩和材Ｃを送出する配管であり、下流側が噴射口５ｄに接続されている。
【００２４】
噴射口５ｄは、摩擦緩和材Ｃを噴射する装置であり、接触点Ｓの直前の内側頭側面４ｄに向けて摩擦緩和材Ｃを噴射する噴射ノズルなどである。噴射部５ｄは、曲線検出部９の検出結果に基づいて、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射部５ｄは、例えば、曲線検出部９が検出する先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの左右方向の回転角θに基づいて摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射部５ｄは、速度検出部１０の検出結果に基づいて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変するとともに、車両２Ａ，２Ｂ，…の非常ブレーキ作動時、低速走行時又は車両２Ａのワイパ動作時には摩擦緩和材Ｃの噴射を中止する。
【００２５】
電磁弁５ｅは、管路５ａを開閉する圧力調整弁でありオリフィス５ｈの上流側に設置されており、制御装置１９が出力する開閉信号に基づいて管路５ａを開閉して摩擦調整剤Ｃの噴射量を可変する。
【００２６】
図３及び図４に示す気体噴射部７は、気体を噴射する装置であり、圧縮空気などの圧縮気体を管路８内に噴射するコンプレッサなどである。管路８は、圧縮気体を供給する配管であり、上流側が気体噴射部７に接続されており、下流側が２つに分岐して摩擦緩和装置５側の管路５ａと摩擦緩和装置６側の管路６ａとにそれぞれ接続されている。
【００２７】
曲線検出部９は、先頭の車両２Ａの前側の台車４の曲線進入を検出する装置であり、先頭の車両２Ａの前側の台車４の左右方向の回転角（ヨーイング角）θを検出する。曲線検出部９は、例えば、図１に示すように先頭の車両２Ａの前側の台車４がけん引装置４ｅを中心として回転するときの回転角θを近接スイッチ、変位センサ、加速度センサなどによって検知して、急曲線及びこの急曲線の方向を検出する。速度検出部１０は、車両２Ａ，２Ｂ，…の速度を検出する装置であり、車輪４ａ，４ｂの回転によって発生するパルス信号に基づいて先頭の車両２Ａの速度を検出する速度発電機などである。
【００２８】
非常ブレーキ作動検出部１１は、非常ブレーキの作動を検出する装置であり、非常時に車両２Ａ，２Ｂ，…を減速させ停止させる非常ブレーキ装置の作動を検出するセンサなどである。ワイパ動作検出部１２は、ワイパ装置の動作を検出する装置であり、先頭の車両２Ａの窓ガラスなどに付着した雨、雪、泥などを拭き取り視界を確保するワイパ装置の動作を検出するセンサなどである。
【００２９】
制御装置１３は、曲線検出部９、速度検出部１０、非常ブレーキ作動検出部１１及びワイパ動作検出部１２の検出結果に基づいて、電磁弁５ｅ，６ｅの開閉動作及び気体噴射部７の噴射動作を制御する装置である。制御装置１３は、曲線検出部９の検出結果に基づいて回転角θが所定角度を超えており左右いずれの方向の急曲線を車両２Ａが通過していると判断したときには、電磁弁５ｅに管路５ａを開放させ電磁弁６ｅに管路ａを閉鎖させて気体噴射部７を動作させる。制御装置１３は、例えば、曲線検出部９の検出結果から曲線の内軌の半径が500m未満であると判断したときには、電磁弁５ｅに管路５ａを開放させ電磁弁６ｅに管路ａを閉鎖させて気体噴射部７を動作させる。制御装置１３は、例えば、車両２Ａ，２Ｂ，…が5〜60km／hの範囲内であるようなときには曲線半径にかかわらず、電磁弁５ｅ，６ｅ及び気体噴射部７を動作制御して摩擦緩和材Ｃを噴射させる。一方、制御装置１３は、例えば、車両２Ａ，２Ｂ，…が60km／hを超えるような高速走行時や5km／hを下回るような低速走行時には、曲線半径にかかわらず電磁弁５ｅ，６ｅ及び気体噴射部７を動作制御して摩擦緩和材Ｃを噴射させない。同様に、制御装置１３は、非常ブレーキ作動検出部１１が非常ブレーキ装置の作動を検出したときやワイパ動作検出部１２がワイパ装置の動作を検出したときには、電磁弁５ｅ，６ｅ及び気体噴射部７を動作制御して摩擦緩和材Ｃを噴射させない。
【００３０】
図４に示す摩擦緩和材Ｃは、摩擦抵抗を緩和させる材料である。摩擦緩和材Ｃは、例えば、摩擦係数を略一定範囲内に低減するカーボン系材料からなる基材と、この基材を被覆するニッケルめっき層などの硬質めっき層からなる被覆層とから構成されている。摩擦緩和材Ｃは、車両２Ａ，２Ｂ，…が線路１を走行すると振動して、図４に示す収容部５ｆ内の隣接する摩擦緩和材Ｃ同士が互いに擦れ合ったときに、被覆層によって基材の摩耗を防止する。摩擦緩和材Ｃは、内側頭側面１ｄ及び／又はフランジ面４ｄに噴射され衝突したときに、これらの表面をめっき層によって粗くして基材の残留性を向上させる。
【００３１】
次に、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置の動作を説明する。
図５は、この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置の動作を説明するための模式図であり、図５（Ａ）は先頭車両が急曲線に進入する直前の状態を示し、図５（Ｂ）は先頭車両が摩擦緩和材を噴射した直後の状態を示し、図５（Ｃ）は先頭車両が摩擦緩和材を噴射してから所定時間経過後の状態を示す。図５（Ｂ）（Ｃ）に示すレール１ａの太線部分は、摩擦緩和材Ｃが残留している箇所である。以下では、図１に示すように、左方向の急曲線を車両２Ａ，２Ｂ，…が通過する場合を例に挙げて説明する。
【００３２】
図５（Ａ）に示すように、車両２Ａ，２Ｂ，…が直線区間を走行して、図５（Ｂ）に示すように先頭車両２Ａが急曲線に進入すると、図３及び図４に示す曲線検出部９が急曲線及びこの急曲線の方向を検出する。そして、曲線検出部９の検出結果に基づいて、制御装置１３が電磁弁５ｅに管路５ａを開放させ電磁弁６ｅに管路６ａを閉鎖させるとともに気体噴射部７を動作させると、気体噴射部７が圧縮気体を管路８に供給する。その結果、管路５ｇに管路５ａから圧縮気体が流入してオリフィス５ｈを通過する。オリフィス５ｈを通過した高圧の圧縮気体が管路５ｇを流れると、収容部５ｆ内に開口する吸引管路５ｊが管路５ｇに接続されているため、この収容部５ｆ内が負圧になる。同時に、オリフィス５ｈを通過した高圧の圧縮気体が噴射孔５ｉから収容部５ｆ内に流入するため、収容部５ｆ内の摩擦緩和材Ｃが吸引管路５ｊから吸引されて、摩擦緩和材Ｃが圧縮気体とともに管路５ｃに流入し噴射口５ｄから噴射する。
【００３３】
このため、図５（Ｂ）に示すように、先頭の車両２Ａが急曲線に進入すると、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの前軸の車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和装置５が摩擦緩和材Ｃの噴射を開始する。その結果、図４に示す接触点Ｓの直前の内側頭側面１ｄに摩擦緩和材Ｃが衝突して、内側頭側面１ｄを粗くし内側頭側面１ｄに摩擦緩和材Ｃが密着する。次に、フランジ面４ｄと内側頭側面１ｄとの間に摩擦緩和材Ｃが挟み込まれてこれらの間で摩擦緩和材Ｃが加圧される。
【００３４】
図５（Ｃ）に示すように、先頭の車両２Ａ以降の次位の車両２Ｂ，２Ｃ，…が次々にフランジ面４ｄと内側頭側面１ｄとの間に摩擦緩和材Ｃを挟み込み、これらの間で摩擦緩和材Ｃがさらに加圧される。その結果、図１に示すレール１ａと車輪４ａとの間に発生する横圧Ｑが低減するため、内側頭側面１ｄとフランジ面４ｄとの間に生じる過度の摩擦抵抗が緩和され、急曲線部におけるレール１ａの摩耗が防止される。また、摩擦緩和材Ｃが内側頭側面１ｄに残留してこの摩擦緩和材Ｃによる摩擦係数の緩和機能が長期間にわたり持続し、車両２Ａ，２Ｂ，…が通過した後に急曲線を後続列車が通過するときにも残留する摩擦緩和材Ｃによって摩擦緩和の効果が維持される。なお、図５（Ｂ）に示すように、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａについては、摩擦緩和装置５が摩擦緩和材Ｃを噴射したときには既に急曲線に進入した後であるため、摩擦緩和の効果を得ることができないが、車両２Ａ，２Ｂ，…よりも前に急曲線を通過した先行列車が噴射した摩擦緩和材Ｃによって摩擦緩和の効果を得ることができる。
【００３５】
この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置及び摩擦緩和方法には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの曲線進入を検出する曲線検出部９の検出結果に基づいて、この先頭の車両４Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射部５ｄが噴射する。このため、従来の摩擦調整剤の噴射装置のように後尾の車両から摩擦緩和剤を噴射する場合に比べて、急曲線に進入して摩擦緩和材Ｃを噴射している車両２Ａ，２Ｂ，…のフランジ面４ｄと内側頭側面１ｄとの間の摩擦抵抗を可能な限り緩和することができる。また、この第１実施形態では、摩擦緩和装置５，６を車両２Ａに搭載して車両２Ａ側から摩擦緩和材Ｃを噴射している。このため、レール１ａと車輪４ａとの間に摩擦緩和材Ｃを地上側から噴射する場合に比べて、必要な急曲線に摩擦緩和装置５，６を全て設置する必要がなくなり、システム全体が簡素化され設置費用を低減することができる。
【００３６】
(2) この第１実施形態では、曲線検出部９が検出する先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの左右方向の回転角θに基づいて摩擦緩和材Ｃを噴射部５ｄが噴射する。このため、先頭の車両２Ａの曲線進入を簡単に検出して摩擦緩和材Ｃを迅速に噴射することができる。
【００３７】
(3) この第１実施形態では、車両２Ａ，２Ｂ，…の速度を検出する速度検出部１０の検出結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変して噴射部５ｄが噴射する。このため、車両２Ａ，２Ｂ，…の走行速度に応じて摩擦緩和材Ｃの噴射量を変えて摩擦緩和の効果を調整することができる。
【００３８】
(4) この第１実施形態では、車両２Ａ，２Ｂ，…の非常ブレーキ作動時、低速走行時又はワイパ動作時には摩擦緩和材Ｃの噴射を噴射部５ｄが中止する。このため、非常ブレーキ装置の作動時に摩擦緩和材Ｃが噴射されて、車両２Ａ，２Ｂ，…が停止するまでの距離が延伸するのを防止することができる。また、ブレーキ装置によって容易に停止可能な低速走行時に摩擦緩和材Ｃが噴射されたり、横圧Ｑが低下するようなワイパ装置が動作する雨天時などに摩擦緩和材Ｃが噴射されたりして、摩擦緩和材Ｃが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。図７は、この発明の第２実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。以下では、図１〜図５に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
図６及び図７に示す横圧検出部１４は、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａのレール１ａと車輪４ａとの間に発生する横圧Ｑを検出する装置である。横圧検出部１４は、例えば、車輪４ａ，４ｂにひずみゲージを貼り付けてこのひずみゲージからの出力信号に基づいて荷重を検出し横圧Ｑを測定する横圧測定器などである。噴射部５ｄは、横圧検出部１４の検出結果に基づいて、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射部５ｄは、速度検出部１０の検出結果に基づいて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。制御装置１３は、例えば、横圧検出部１４が検出した横圧Ｑが所定値よりも大きいと判断したときには、電磁弁５ｅに管路５ａを開放させ電磁弁６ｅに管路ａを閉鎖させて気体噴射部７を動作させる。
【００４１】
この第２実施形態には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａのレール１ａと車輪４ａとの間に発生する横圧Ｑを検出する横圧検出部１４の検出結果に基づいて、摩擦緩和材Ｃを噴射部５ｄが噴射する。このため、急曲線を通過するときに発生する横圧Ｑを正確に測定可能であるため、油やグリースなどの潤滑剤が塗布されたり摩擦緩和材Ｃが噴射されたりして摩擦抵抗が十分に緩和されている急曲線などで、摩擦緩和材Ｃが噴射されて無駄に消費されるのを防止することができる。
【００４２】
（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。図９は、この発明の第３実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。
図８及び図９に示すきしり音検出部１５は、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの曲線進入時に発生するきしり音を検出する装置である。ここで、きしり音（きしみ音）とは、先頭の車両２Ａが曲線を通過するときに、レール１ａに対して直角方向に作用する車輪４ａのすべり（横クリープ力）が所定の大きさを超えると、車輪４ａ自身の固有振動数が大きく増幅され自励振動によって発生する摩擦振動音である。きしり音検出部１５は、例えば、騒音を測定するマイクロホンと、このマイクロホンの出力信号を処理しきしり音の信号成分を抽出する信号処理回路などを備えている。噴射部５ｄは、きしり音検出部１５の検出結果に基づいて、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射する。噴射部５ｄは、速度検出部１０の検出結果に基づいて摩擦緩和材Ｃの噴射量を可変する。制御装置１３は、例えば、きしり音検出部１５が検出したきしり音のレベルが所定値よりも大きいと判断したときには、電磁弁５ｅに管路５ａを開放させ電磁弁６ｅに管路ａを閉鎖させて気体噴射部７を動作させる。
【００４３】
この第３実施形態には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第３実施形態では、先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａの曲線進入時に発生するきしり音を検出するきしり音検出部１５の検出結果に基づいて、この先頭の車両２Ａの前側の台車４Ａよりも後側の台車４Ｂの車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和剤Ｃを噴射部５ｄが噴射する。このため、急曲線を通過するときに発生するきしり音を測定して摩擦緩和材Ｃを迅速に噴射することができる。
【００４４】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道用車輪及び鉄道用レールを例に挙げて説明したが、接触面と被接触面との間の相対運動によって摩擦抵抗を受ける他の鉄道用部材についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、レール１ｂと車輪４ｂとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射して内側頭側面１ｄに摩擦緩和材Ｃを付着させた場合を例に挙げて説明したが、内側頭側面１ｄとフランジ面４ｄの両方又はフランジ面４ｄのみに摩擦緩和材Ｃを付着させることもできる。
【００４５】
(2) この実施形態では、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの前軸の車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射しているが、これに限定するものではない。例えば、先頭の車両２Ａ以降の次位の車両２Ｂ，…の台車４Ａ，４Ｂのレール１ａと車輪４ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射したり、先頭の車両２Ａの後側の台車４Ｂの後軸の車輪４ａとレール１ａとの間に摩擦緩和材Ｃを噴射したりすることもできる。また、この実施形態では、台車４Ａの回転角θを近接センサなどによって検出する場合を例に挙げて説明したが、台車４Ａの回転角θを機械的に検出することもできる。
【００４６】
(3) この実施形態では、本線や支線の急曲線を車両２Ａ，２Ｂ，…が通過する場合を例に挙げて説明したが、分岐器などの急曲線を車両２Ａ，２Ｂ，…が通過する場合についてもこの発明を適用することができる。また、この第２実施形態では、曲線検出部９を横圧検出部１４に代えた場合を例に挙げて説明したが、曲線検出部９と横圧検出部１４とを並存させて両者を任意に選択可能に構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を備える車両が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す平面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を備える車両が急曲線を通過するときの車輪とレールとの状態を示す正面図であり、（Ａ）は内軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図であり、（Ｂ）は外軌側のレールと車輪との接触状態を示す正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係る摩擦緩和装置の動作を説明するための模式図であり、（Ａ）は先頭車両が急曲線に進入する直前の状態を示し、（Ｂ）は先頭車両が摩擦緩和材を噴射した直後の状態を示し、（Ｃ）は先頭車両が摩擦緩和材を噴射してから所定時間経過後の状態を示す。
【図６】この発明の第２実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。
【図８】この発明の第３実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す斜視図である。
【図９】この発明の第３実施形態に係る摩擦緩和装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  線路
１ａ  レール（内軌）
１ｂ  レール（外軌）
１ｃ  レール頭頂面
１ｄ  内側頭側面
２Ａ  車両（先頭の車両）
２Ｂ，２Ｃ，…  車両（次位の車両）
４Ａ  台車（前側の台車）
４Ｂ  台車（後側の台車）
４ａ，４ｂ  車輪
４ｃ  車輪踏面
４ｄ  フランジ面
５，６  摩擦緩和装置
５ａ  管路
５ｂ  収容装置
５ｃ  管路（送出経路）
５ｄ  噴射口
５ｅ  電磁弁
５ｆ  収容部
５ｇ  管路
５ｈ  オリフィス
５ｉ  噴射孔
５ｊ  吸引管路
７  気体噴射部
８  管路
９  曲線検出部
１０  速度検出部
１１  非常ブレーキ作動検出部
１２  ワイパ動作検出部
１３  制御装置
１４  横圧検出部
１５  きしり音検出部
Ｃ  摩擦緩和材
Ｑ  横圧
θ  回転角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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